Cấu trúc và chức năng nucleotit - Bộ môn Hóa sinh, Đại học Y Hà Nội

Đại cương• Acid nucleic chia làm 2 loại: aciddeoxyribonucleic và acid ribonucleic là vậtliệu chứa thông tin di truyền • Nucleotid là đơn vị tạo nên acid nucleic,tham gia vào quá trình ch

NUCLEOTIDE và ACID NUCLEIC

BSNT Nguyễn Thị Thanh Hải

Bộ môn Hóa sinh, Trường Đại học Y Hà Nội

Đại cương

• Acid nucleic chia làm 2 loại: aciddeoxyribonucleic và acid ribonucleic là vậtliệu chứa thông tin di truyền

• Nucleotid là đơn vị tạo nên acid nucleic,tham gia vào quá trình chuyển hóa trong

tế bào, dẫn truyền tín hiệu, cấu tạo củacoenzym và những chất trung gian chuyểnhóa

Cấu trúc nucleotid

Bazơ nitơ: gồm 2 loại

- Bazơ pyrimidine : vòng pyrimidine là một vòng

6 cạnh chứa 2 nguyên tử nitơ Các base nitơ quan trọng: cytocine , thymine và uracil

- Bazơ purine: chứa một vòng purine (vòng

pyrimidine và một vòng imidazol ghép lại) Các bazơ purine quan trọng: adenine và guanine

Cấu trúc nucleotid

• Các dẫn xuất chứa oxy của pyrimidine và purine chúng có khả năng hỗ biến.

• Dạng ceto C=O (lactam)

• Dạng enol C – OH (lactim)

Cấu trúc nucleotid

Acid phosphoric: là một triacid

– Có chứa ba nhóm OH nên acid có thể hình thành liên kết este với gốc đường tại C 5 và C 3

để tạo nucleotide và polynucleotide

Sự kết hợp giữa ba thành phần

của một nucleotide

- Liên kết giữa H 3 PO 4 và đường pentose :

Là liên kết este (loại đi H 2 O giữa OH của acid

và H ở C 5 của đường )

Cấu trúc nucleosid

• Nucleoside:

Là phân tử kết hợp giữa một bazơ purine

ở N9 hoặc pyrimidine ở N1 với C1 của

đường

Cấu trúc nucleotid

• Nucleotide:

Là những este của acid phosphoric với nucleoside ở vị trí C5 của đường

Danh pháp nucleosid và nucleotid

• Danh pháp của nucleoside:

Bắt nguồn từ các bazơ tương ứng

- Nucleoside là dẫn xuất của purine thì có đuôi là – osine

VD: adenin  adenosine

- Nucleoside là dẫn xuất của pyrimidine thì

có đuôi là – idine

VD: thymine  thymidine

Basơ Nucleosid Nucleotid Acid Nucleic

Adenin Adenosin Adenylat ARN

Deoxyadenosin Deoxyadenylat ADN

Guanin Guanosin Guanylat ARN

Deoxyguanosin Deoxyguaninlat ADN

Cytosin Cytidin Cytidylat ARN

Deoxycytidin Deoxycytidylat ADN

Thymin Thymidin Thymidylat

Deoxythymidin Deoxythymidylat ADN

Uracil Uridin Uridylat ARN

Danh pháp nucleosid và nucleotid

• Vận chuyển năng lượng hóa học tế bào

trong (ATP, UTP,GTP,CTP)

• Chất trung gian truyền tin trong tế bào

(AMPv, GMPv,ppGpp)

Acid nucleic

• Acid nucleic là polyme của các nucleotid

• Gồm 2 loại: Acid ribonucleic và acid

deoxyribonucleic

• Chức năng: chứa thông tin di truyền

Acid deoxyribonucleic

• Thành phần: Các deoxyribonucleotid (A,T,G,C) và các dẫn xuất của chúngVD: methylcytosin (tuyến ức),

5- hidromethylcytosin (VK,virus)

N6 methyladenin (VK)

• ADN loại AT

• ADN loại GC

Liên kết chính trong ADN

• Là liên kết phosphodieste nối các

nucleotid thành polynucleotid ở vị trí 5’

hydoxyl của nucleotid này được liên kết với 3’ hydroxyl của nucleotid khác thông qua phân tử acid phosphoric

• Cơ chế: tách H2O giữa OH của acid và H

ở C3 của đường

Liên kết chính trong ADN

Quy ước trong ADN

• Chiều chuỗi đơn ADN kéo dài từ 5’ – 3’

VD: p A – C – G – T OH

• Polyme ngắn dưới 50 nt gọi là

oligonucleotid, dài trên 50nt là

polynucleotid

• Polynucleotid của cùng 1 loại basơ ví dụ adenin gọi là polyA

Cấu trúc ADN (Watson-Crick)

• Phân tử ADN gồm 2

chuỗi polynucleotid có

chiều ngược nhau

xoắn quanh trục từ trái

sang phải tạo một

rãnh rộng và một rãnh

hẹp

• Chu kỳ dài 3,6nm,

chứa 10,5 cặp base

Cấu trúc ADN

• Mỗi base của chuỗi

này liên kết với

basơ của chuỗi kia

YẾU TỐ LÀM BỀN VỮNG

PHÂN TỬ DNA

• Liên kết kỵ nước: đóng vai trò quyết định

• Liên kết ion: tương tác tĩnh điện của các gốc

phosphat mang điện Tm tỷ lệ thuận với nồng

độ cation

• Liên kết hidro: có vai trò quan trọng quyết

định sự cặp đôi, nhưng không có tác dụng

làm bền vững phân tử

• Liên kết phosphodieste

• Enzym topoisomerase: điều hòa cấu trúc

siêu xoắn của DNA vòng

Các dạng cấu trúc khác nhau

của ADN

• Dạng B: mô hình Watson – Crick

• Dạng A: giống dạng B với chu kỳ xoắn

ngắn hơn 2,3nm, gồm 11 cặp base,đường kính mỗi xoắn lớn hơn

• Dạng Z: xoắn phải sang trái, chu kỳ dài

3,7nm chứa 12 cặp base, cách nhau0,38nm, thường gặp ở gen điều hòa(12 – 24 nucleotid)

Các dạng cấu trúc khác nhau

của ADN

Một số sự sắp xếp ít gặp

• Đoạn cong: chứa >4 adenin, cứ 6 Adenin

tạo độ cong 18º Vai trò kết hợp với protein

• Đoạn ngược xuôi giống nhau

(palindrome): tạo cấu trúc kẹp tóc hoặchình chữ thập

• Đoạn đối xứng gương: chứa hàng ngàn

base

• Đoạn H ADN: là đoạn polypyrimidin /

polypurin

Một số sự sắp xếp ít gặp

• Palindrome

Đoạn H - ADN

Các kiểu ADN

• ADN ở các loài khác nhau có kích thước rất khác nhau

• ADN sợi đơn ở virus Ø X174

• ADN dạng vòng xoắn kép ở bacteriophage

• ADN ở dạng xoắn kép ở các tế bào

eukariote, thường liên kết với protein gọi

là nucleoprotein

ADN tham gia cấu tạo trong cấu

ADN tham gia cấu tạo trong cấu

Acid ribonucleic

dẫn xuất của purin và pirimidin

• Cấu trúc: 1 sợi đơn

hidro

Các loại ARN

• ARN vận chuyển (tARN): 15%

• ARN ribosom (rARN): 80%

• ARN thông tin (mARN): 5%

• Small nuclease ARN (ARNsn): gồm 5 loại (U1, U2, U4, U5, U6) có nhiều trong nhân

tế bào tham gia cắt bỏ đoạn intron trong quá trình hoàn thiện mARN

- Mũ: 7 methylguanosin

- Đoạn không mã hóa

- Đoạn mã hóa: bắt đầu

bởi AUG, kết thúc bởi

UAA, UAG, UGA

- Đoạn không mã hóa

- PolyA

Tổng kết

• Nucleotid là đơn vị cấu tạo nên acidnucleic, vận chuyển năng lương, tham giacấu tạo nhiều coenzym Cấu tạo nhờ 3thành phần đường, acid và base nitơ

• ADN gồm 2 chuỗi nucleic liên kết bổ sung

• ARN sợi đơn gồm ARNm, ARNt, ARNr